JP2003338667A - 配線基板 - Google Patents
配線基板Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 配線基板を小型化するとともに、複数の貫通
導体と同一面接地導体の線路導体と反対側の端との間に
おける高周波信号の共振現象を大幅に抑制して、線路導
体からの電界放射を抑制すること。 【解決手段】 絶縁基板２の上面に形成され、10Ｇｂｐ
ｓ以上の高周波信号が伝送される線路導体３と、その両
側に形成された線路状の同一面接地導体４と、絶縁基板
２下面の略全面に形成された接地導体５と、同一面接地
導体４および接地導体５を電気的に接続する複数の貫通
導体６とを具備し、複数の貫通導体６は、線路導体３に
平行な方向における間隔が高周波信号の波長の１／４以
下であり、線路導体３に直交する方向における線路導体
３を間に挟む間隔が波長の１／２以下であり、同一面接
地導体４の線路導体３と反対側の端との間隔が0.1ｍｍ
以下である。
導体と同一面接地導体の線路導体と反対側の端との間に
おける高周波信号の共振現象を大幅に抑制して、線路導
体からの電界放射を抑制すること。 【解決手段】 絶縁基板２の上面に形成され、10Ｇｂｐ
ｓ以上の高周波信号が伝送される線路導体３と、その両
側に形成された線路状の同一面接地導体４と、絶縁基板
２下面の略全面に形成された接地導体５と、同一面接地
導体４および接地導体５を電気的に接続する複数の貫通
導体６とを具備し、複数の貫通導体６は、線路導体３に
平行な方向における間隔が高周波信号の波長の１／４以
下であり、線路導体３に直交する方向における線路導体
３を間に挟む間隔が波長の１／２以下であり、同一面接
地導体４の線路導体３と反対側の端との間隔が0.1ｍｍ
以下である。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、高周波信号が伝送
される線路導体およびその両側に所定間隔をもって形成
された同一面接地導体を有するコプレーナ構造の伝送線
路が形成された配線基板に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、携帯電話等の通信分野等で用いら
れる高周波信号伝送用の配線基板は、絶縁性および放熱
性に優れたセラミックス等から成る絶縁基板を用いた、
10Ｇ（ギガ）ビット／秒（10Ｇｂｐｓ）を超えるデータ
通信のビットレートのものが広く用いられるようになっ
てきている。なお、一般に10Ｇｂｐｓは16ＧＨｚ程度に
相当する。 【０００３】従来のコプレーナ構造の伝送線路を有する
配線基板を図８に示す。図８（ａ）は従来の配線基板の
平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線における断面図で
ある。同図において、101は配線基板、102はセラミック
ス等からなる絶縁基板、103は絶縁基板102の上面に形成
された線路導体、104は線路導体103の両側に所定間隔を
もって形成された同一面接地導体、105は絶縁基板102の
下面の略全面に形成された接地導体、106は同一面接地
導体104および接地導体105を接続するとともに線路導体
103の両側に形成された貫通導体である。 【０００４】配線基板102は、アルミナセラミックス等
のセラミックスからなる絶縁基板102の上面に線路導体1
03および同一面接地導体104が形成され、絶縁基板102の
下面には接地導体105が形成されており、同一面接地導
体104と接地導体105は貫通導体106により電気的に接続
されている。 【０００５】近年、このような高周波信号伝送用の配線
基板には、10Ｇｂｐｓを超えるビットレートの高周波信
号伝送用の用途が増加してきており、これに伴って10Ｇ
ｂｐｓを超えるビットレートの高周波信号の伝送特性の
向上が求められている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すような従来の配線基板101の構造では、動作周波数
を高周波化していくと、複数の貫通導体106と、同一面
接地導体104の線路導体103と反対側の端との間で高周波
信号の電磁的な共振現象が発生して、線路導体103の伝
送特性が劣化するという問題点があった。この共振現象
は高周波信号の伝送特性の劣化のみならず、線路導体10
3にボンディングワイヤ等で電気的に接続されるＩＣ，
ＬＳＩ等の半導体素子の誤動作等の原因となる。 【０００７】上記の共振現象は、貫通導体106の線路導
体103と反対側の端と、同一面接地導体104の線路導体10
3と反対側の端との間隔を大きくすることで抑制するこ
とができるが、共振現象の十分な抑制を行なうには配線
基板が大型化されるため、この配線基板101を備えた半
導体装置や光半導体装置の小型化が困難となる。このよ
うなことから、従来の配線基板101においては、上記の
共振現象を抑制した小型化されたものとすることが課題
とされてきた。 【０００８】従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成
されたものであり、その目的は、配線基板を小型化する
とともに、複数の貫通導体と同一面接地導体の線路導体
と反対側の端との間における高周波信号の共振現象を大
幅に抑制して、線路導体からの電界放射を抑制すること
にある。また、その結果、マイクロ波帯からミリ波帯に
わたって（10Ｇｂｐｓ以上の）高周波信号の伝送特性が
良好な高周波用の小型の配線基板を提供することであ
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、絶
縁基板の上面に形成され、10ギガビット／秒以上の高周
波信号が伝送される線路導体と、該線路導体の両側に所
定間隔をもって形成された線路状の同一面接地導体と、
前記絶縁基板の下面の略全面に形成された接地導体と、
前記同一面接地導体および前記接地導体を電気的に接続
する複数の貫通導体とを具備しており、前記複数の貫通
導体は、前記線路導体に平行な方向における間隔が前記
高周波信号の波長の１／４以下であり、前記線路導体に
直交する方向における前記線路導体を間に挟む間隔が前
記波長の１／２以下であり、前記同一面接地導体の前記
線路導体と反対側の端との間隔が0.1ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする。 【００１０】本発明の配線基板は、複数の貫通導体は、
線路導体に平行な方向における間隔が高周波信号の波長
の１／４以下であり、線路導体に直交する方向における
線路導体を間に挟む間隔が波長の１／２以下であり、同
一面接地導体の線路導体と反対側の端との間隔が0.1ｍ
ｍ以下であることにより、複数の貫通導体と同一面接地
導体の線路導体と反対側の端との間における高周波信号
の共振現象を大幅に抑制することができる。また、同一
面接地導体の線路導体と反対側の端のエッヂ効果によ
り、線路導体に対するシールド効果が得られ、電界放射
を抑制することができる。その結果、同一面接地導体の
端のエッヂ効果によるシールド効果と、複数の貫通導体
によるシールド効果が複合的に作用することにより、強
固なシールド効果が得られ、広帯域にわたって伝送特性
に優れた高周波用の小型の配線基板を提供することがで
きる。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明の配線基板について以下に
詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の配線基板につい
て実施の形態の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ
−Ａ'線における断面図である。同図において、１は配
線基板、２はセラミックス等から成る絶縁基板、３は線
路導体、４は同一面接地導体、５は接地導体、６は貫通
導体である。 【００１２】本発明の配線基板１は、絶縁基板２の上面
に形成され、10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号が伝送される
線路導体３と、線路導体３の両側に所定間隔をもって形
成された線路状の同一面接地導体４と、絶縁基板２の下
面の略全面に形成された接地導体５と、同一面接地導体
４および接地導体５を電気的に接続する複数の貫通導体
６とを具備し、複数の貫通導体６は、線路導体３に平行
な方向における間隔が高周波信号の波長の１／４以下で
あり、線路導体３に直交する方向における線路導体３を
間に挟む間隔が波長の１／２以下であり、同一面接地導
体４の線路導体３と反対側の端との間隔が0.1ｍｍ以下
である。 【００１３】本発明の配線基板１は、絶縁基板２の上面
に形成された線路導体３と、線路導体３の両側に所定間
隔をもって形成された同一面接地導体４と、絶縁基板２
の下面に形成された接地導体５とによって、コプレーナ
構造の伝送線路を構成している。そして、同一面接地導
体４および接地導体５は複数の貫通導体６によって電気
的に接続されており、これらの貫通導体６を線路導体３
の両側に線路導体３に平行な方向（高周波信号の伝送方
向）に並ぶように配列することで線路導体３の電界放射
を抑制することができる。 【００１４】即ち、本発明の配線基板１は、上記のコプ
レーナ構造の伝送線路により線路導体３の特性インピー
ダンスの整合がとれ、さらにマイクロ波帯さらにはミリ
波帯という高い周波数帯域で問題になる上記の共振現象
および線路導体３からの電界放射を抑制することができ
る。つまり、同一面接地導体４の線路導体３と反対側の
端のエッヂ効果により線路導体３に対するシールド効果
が得られ、電界放射を抑制することができる。そして、
同一面接地導体４の端のエッヂ効果によるシールド効果
と複数の貫通導体６によるシールド効果とが複合的に作
用することにより、より強固なシールド効果が得られ、
より広帯域にわたって伝送特性がさらに良好な高周波用
の配線基板１となる。 【００１５】なお、線路導体３と同一面接地導体４との
所定間隔は例えば0.05ｍｍ程度である。この所定間隔
は、線路導体３の幅、絶縁基板２の厚み、絶縁基板２の
誘電率等に依存するものであり、例えば線路導体３の幅
が0.1ｍｍ、絶縁基板２の厚みが0.2ｍｍ、絶縁基板２の
比誘電率が9.6の場合で、線路導体３におけるインピー
ダンスを50Ωに整合させる場合、上記所定間隔は0.05ｍ
ｍ程度となる。 【００１６】本発明の配線基板１においては、貫通導体
６と、同一面接地導体４の線路導体３と反対側の端との
間隔Ｌ（図１）が0.1ｍｍ以下である。0.1ｍｍより大き
くなると、高周波信号の共振現象が発生したり配線基板
１が大型化する。その結果、高周波信号の伝送特性が劣
化するとともに、配線基板１を組み込んだ半導体装置や
光半導体装置の小型化が困難となる。 【００１７】本発明の絶縁基板２の材料としては、アル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス、窒化アルミニウム（Ａ
ＬＮ）セラミックス、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ
2）セラミックス等のセラミックス材料やガラスセラミ
ックス等の無機系材料、四ふっ化エチレン樹脂（ポリテ
トラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四ふっ化エチレン
−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチ
レン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四ふっ化エチレン−パー
フルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂，ガラスエポキシ樹
脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，液晶ポリエステル，
ポリイミド等の樹脂系材料などが用いられる。また、絶
縁基板２の形状、寸法（厚み、幅、長さ）は、使用され
る高周波信号の周波数や特性インピーダンスなどに応じ
て設定される。 【００１８】本発明の線路導体３と同一面接地導体４と
接地導体５は、高周波信号伝送用として適した金属から
成り、例えばＣｕ、Ｍｏ−Ｍｎ、ＷまたはＭｏ−Ｍｎの
メタライズ層上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被
着させたもの、Ｗメタライズ層上にＮｉめっき層および
Ａｕめっき層を被着させたものからなり、厚膜印刷法お
よびめっき処理法などにより形成される。また、Ｃｒ−
Ｃｕ合金層、Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉめっき層および
Ａｕめっき層を被着させたもの、Ｔａ2Ｎ層上にＮｉ−
Ｃｒ合金層およびＡｕめっき層を被着させたもの、Ｔｉ
層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの、ま
たはＴｉ層上にＰｄ層およびＡｕめっき層を被着させた
ものから成り、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、
めっき法等の薄膜形成法やメッキ処理法により形成さ
れ、またフォトリソグラフィ法、エッチング法、リフト
オフ法等によって所定パターンに加工される。その厚み
や幅も伝送される高周波信号の周波数や特性インピーダ
ンスなどに応じて設定される。 【００１９】また、線路導体３と同一面接地導体４およ
び接地導体５との上下方向（厚さ方向）での間隔は、伝
送される高周波信号の周波数や特性インピーダンスなど
に応じて設定される。また、貫通導体６は同一面接地導
体４および接地導体５を電気的に接続するように形成さ
れ、貫通導体６となる貫通孔の内面に導体層を形成した
り、貫通孔にＷ、Ｍｏ等からなる金属ペーストを充填し
たり、あるいは貫通孔に金属板、金属棒または金属パイ
プ等を埋設することにより設けられる。 【００２０】貫通導体６の断面形状は略円形であり、そ
の直径は0.05ｍｍ以上が良い。0.05ｍｍ未満だと、貫通
導体６の形成が困難になる。その結果、同一面接地導体
４と接地導体５とが電気的に接続されにくくなる。 【００２１】また、貫通導体６の線路導体３に平行な方
向における間隔Ｘ（図１）は高周波信号の波長の１／４
以下であり、線路導体３に直交する方向における線路導
体３を間に挟む間隔Ｙは波長の１／２以下である。間隔
Ｘが高周波信号の波長の１／４を超えるか、間隔Ｙが高
周波信号の波長の１／２を超えると、共振現象が発生す
ることとなる。なお、高周波信号の波長λは、λ＝Ｃ／
{ｆ・（εr）1/2}（Ｃ：光速、ｆ：周波数、εr：絶縁
基板２の比誘電率）から求められる。 【００２２】また、本発明においては、高周波信号の周
波数は10Ｇｂｐｓ以上であり、この周波数において高周
波信号の共振現象が発生し易くなるが、本発明の上記構
成を採用することによって、共振現象を大幅に抑制する
ことができる。また、高周波信号の周波数は125ｂｐｓ
（200ＧＨz）以下が好ましく、125ｂｐｓを超えると、
上式λ＝Ｃ／{ｆ・（εr）1/2}より得られる貫通導体６
の間隔Ｘおよび間隔Ｙが狭くなり、配線基板１の加工作
製が困難となる。 【００２３】 【実施例】本発明の配線基板の実施例を以下に説明す
る。 【００２４】図１のような本発明の配線基板１を以下の
ように構成した。絶縁基板２として、比誘電率が9.6の
アルミナセラミックスからなり、縦10ｍｍ×横５ｍｍ×
厚み0.2ｍｍのものを用意し、絶縁基板２の上面に、真
空蒸着法により、厚さ0.1μｍのＴｉより成る密着金属
層、厚さ0.2μｍのＰｄより成る拡散防止層、厚さ2.0μ
ｍのＡｕより成る主導体層を順次積層して成り、長さ５
ｍｍ、幅0.1ｍｍの線路導体３と、線路導体３の両側に
0.05ｍｍの間隔をもって、真空蒸着法により、厚さ0.1
μｍのＴｉより成る密着金属層、厚さ0.2μｍのＰｄよ
り成る拡散防止層、厚さ2.0μｍのＡｕより成る主導体
層を順次積層して成り、長さ５ｍｍ、幅0.4ｍｍの同一
面接地導体４を形成した。また、絶縁基板２の下面の全
面に、真空蒸着法により、厚さ0.1μｍのＴｉより成る
密着金属層、厚さ0.2μｍのＰｄより成る拡散防止層、
厚さ2.0μｍＡｕのより成る主導体層を順次積層して成
る接地導体５を形成した。 【００２５】また、同一面接地導体４の形成部内に、片
側１列で３個の貫通導体６を線路導体３の両側に形成し
た。このとき、貫通導体６は、直径0.2ｍｍの貫通孔の
内面に、真空蒸着法により、厚さ0.1μｍのＴｉより成
る密着金属層、厚さ0.2μｍのＰｄより成る拡散防止
層、厚さ2.0μｍのＡｕより成る主導体層を順次積層し
て成る導体層を被着して成り、線路導体３に平行な方向
における間隔Ｘは0.2ｍｍ（60ＧＨｚ＝37.5ｂｐｓの高
周波信号の波長の１／４以下）、線路導体３に直交する
方向における間隔Ｙは0.4ｍｍ（60ＧＨｚの高周波信号
の波長の１／２以下）とした。 【００２６】この配線基板１について高周波信号の電界
分布および周波数特性（線路導体３における反射損失お
よび透過損失）のシミュレーションを行ない、その結果
を図２〜図７に示す。図２，図３は実施例を示し、図２
は貫通導体６と同一面接地導体４の線路導体３と反対側
の端との間隔Ｌが0.1ｍｍであるときの線路導体３周囲
の電界分布、図３はＬが0.1ｍｍであるときの周波数特
性であり、図４〜図７は比較例を示し、図４はＬが0.2
ｍｍのときの電界分布、図５はＬが0.2ｍｍであるとき
の周波数特性、図６はＬが4.6ｍｍのときの電界分布、
図７はＬが4.6ｍｍであるときの周波数特性である。 【００２７】図２より、貫通導体６の端と同一面接地導
体４の線路導体３と反対側の端とが電磁的に強く結びつ
き、電界放射を抑制していることが確認できた。この結
果、図３のように良好な周波数特性を得ることができ
た。 【００２８】図４より、貫通導体６および同一面接地導
体４の線路導体３と反対側の端によるシールド効果が不
十分であることが判った。また、間隔Ｌの部位で、新た
な電界（図４のＣ部）が発生していることが確認でき
た。この結果、図５のように、31ＧＨｚ付近で共振現象
が発生した。 【００２９】図６より、電界分布、周波数特性ともに図
２，図３の場合と同等の結果が得られたが、同一面接地
導体４の線路導体３と反対側の端でのエッヂ効果による
シールド効果が効いていないため、図３の場合よりも全
体的に周波数特性（反射損失）が劣っている。またこの
場合、配線基板１が図２の場合よりも面積で８倍程度に
大型化する必要がある。 【００３０】なお、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更を施すことは何等差し支えない。 【００３１】 【発明の効果】本発明の配線基板は、絶縁基板の上面に
形成され、10ギガビット／秒以上の高周波信号が伝送さ
れる線路導体と、線路導体の両側に所定間隔をもって形
成された線路状の同一面接地導体と、絶縁基板の下面の
略全面に形成された接地導体と、同一面接地導体および
接地導体を電気的に接続する複数の貫通導体とを具備
し、複数の貫通導体は、線路導体に平行な方向における
間隔が高周波信号の波長の１／４以下であり、線路導体
に直交する方向における線路導体を間に挟む間隔が波長
の１／２以下であり、同一面接地導体の線路導体と反対
側の端との間隔が0.1ｍｍ以下であることにより、複数
の貫通導体と同一面接地導体の線路導体と反対側の端と
の間における高周波信号の共振現象を大幅に抑制するこ
とができる。また、同一面接地導体の線路導体と反対側
の端のエッヂ効果により、線路導体に対するシールド効
果が得られ、電界放射を抑制することができる。その結
果、同一面接地導体の端のエッヂ効果によるシールド効
果と、複数の貫通導体によるシールド効果が複合的に作
用することにより、強固なシールド効果が得られ、広帯
域にわたって伝送特性に優れた高周波用の小型の配線基
板を提供することができる。
される線路導体およびその両側に所定間隔をもって形成
された同一面接地導体を有するコプレーナ構造の伝送線
路が形成された配線基板に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、携帯電話等の通信分野等で用いら
れる高周波信号伝送用の配線基板は、絶縁性および放熱
性に優れたセラミックス等から成る絶縁基板を用いた、
10Ｇ（ギガ）ビット／秒（10Ｇｂｐｓ）を超えるデータ
通信のビットレートのものが広く用いられるようになっ
てきている。なお、一般に10Ｇｂｐｓは16ＧＨｚ程度に
相当する。 【０００３】従来のコプレーナ構造の伝送線路を有する
配線基板を図８に示す。図８（ａ）は従来の配線基板の
平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線における断面図で
ある。同図において、101は配線基板、102はセラミック
ス等からなる絶縁基板、103は絶縁基板102の上面に形成
された線路導体、104は線路導体103の両側に所定間隔を
もって形成された同一面接地導体、105は絶縁基板102の
下面の略全面に形成された接地導体、106は同一面接地
導体104および接地導体105を接続するとともに線路導体
103の両側に形成された貫通導体である。 【０００４】配線基板102は、アルミナセラミックス等
のセラミックスからなる絶縁基板102の上面に線路導体1
03および同一面接地導体104が形成され、絶縁基板102の
下面には接地導体105が形成されており、同一面接地導
体104と接地導体105は貫通導体106により電気的に接続
されている。 【０００５】近年、このような高周波信号伝送用の配線
基板には、10Ｇｂｐｓを超えるビットレートの高周波信
号伝送用の用途が増加してきており、これに伴って10Ｇ
ｂｐｓを超えるビットレートの高周波信号の伝送特性の
向上が求められている。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示すような従来の配線基板101の構造では、動作周波数
を高周波化していくと、複数の貫通導体106と、同一面
接地導体104の線路導体103と反対側の端との間で高周波
信号の電磁的な共振現象が発生して、線路導体103の伝
送特性が劣化するという問題点があった。この共振現象
は高周波信号の伝送特性の劣化のみならず、線路導体10
3にボンディングワイヤ等で電気的に接続されるＩＣ，
ＬＳＩ等の半導体素子の誤動作等の原因となる。 【０００７】上記の共振現象は、貫通導体106の線路導
体103と反対側の端と、同一面接地導体104の線路導体10
3と反対側の端との間隔を大きくすることで抑制するこ
とができるが、共振現象の十分な抑制を行なうには配線
基板が大型化されるため、この配線基板101を備えた半
導体装置や光半導体装置の小型化が困難となる。このよ
うなことから、従来の配線基板101においては、上記の
共振現象を抑制した小型化されたものとすることが課題
とされてきた。 【０００８】従って、本発明は上記問題点に鑑みて完成
されたものであり、その目的は、配線基板を小型化する
とともに、複数の貫通導体と同一面接地導体の線路導体
と反対側の端との間における高周波信号の共振現象を大
幅に抑制して、線路導体からの電界放射を抑制すること
にある。また、その結果、マイクロ波帯からミリ波帯に
わたって（10Ｇｂｐｓ以上の）高周波信号の伝送特性が
良好な高周波用の小型の配線基板を提供することであ
る。 【０００９】 【課題を解決するための手段】本発明の配線基板は、絶
縁基板の上面に形成され、10ギガビット／秒以上の高周
波信号が伝送される線路導体と、該線路導体の両側に所
定間隔をもって形成された線路状の同一面接地導体と、
前記絶縁基板の下面の略全面に形成された接地導体と、
前記同一面接地導体および前記接地導体を電気的に接続
する複数の貫通導体とを具備しており、前記複数の貫通
導体は、前記線路導体に平行な方向における間隔が前記
高周波信号の波長の１／４以下であり、前記線路導体に
直交する方向における前記線路導体を間に挟む間隔が前
記波長の１／２以下であり、前記同一面接地導体の前記
線路導体と反対側の端との間隔が0.1ｍｍ以下であるこ
とを特徴とする。 【００１０】本発明の配線基板は、複数の貫通導体は、
線路導体に平行な方向における間隔が高周波信号の波長
の１／４以下であり、線路導体に直交する方向における
線路導体を間に挟む間隔が波長の１／２以下であり、同
一面接地導体の線路導体と反対側の端との間隔が0.1ｍ
ｍ以下であることにより、複数の貫通導体と同一面接地
導体の線路導体と反対側の端との間における高周波信号
の共振現象を大幅に抑制することができる。また、同一
面接地導体の線路導体と反対側の端のエッヂ効果によ
り、線路導体に対するシールド効果が得られ、電界放射
を抑制することができる。その結果、同一面接地導体の
端のエッヂ効果によるシールド効果と、複数の貫通導体
によるシールド効果が複合的に作用することにより、強
固なシールド効果が得られ、広帯域にわたって伝送特性
に優れた高周波用の小型の配線基板を提供することがで
きる。 【００１１】 【発明の実施の形態】本発明の配線基板について以下に
詳細に説明する。図１（ａ）は本発明の配線基板につい
て実施の形態の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ
−Ａ'線における断面図である。同図において、１は配
線基板、２はセラミックス等から成る絶縁基板、３は線
路導体、４は同一面接地導体、５は接地導体、６は貫通
導体である。 【００１２】本発明の配線基板１は、絶縁基板２の上面
に形成され、10Ｇｂｐｓ以上の高周波信号が伝送される
線路導体３と、線路導体３の両側に所定間隔をもって形
成された線路状の同一面接地導体４と、絶縁基板２の下
面の略全面に形成された接地導体５と、同一面接地導体
４および接地導体５を電気的に接続する複数の貫通導体
６とを具備し、複数の貫通導体６は、線路導体３に平行
な方向における間隔が高周波信号の波長の１／４以下で
あり、線路導体３に直交する方向における線路導体３を
間に挟む間隔が波長の１／２以下であり、同一面接地導
体４の線路導体３と反対側の端との間隔が0.1ｍｍ以下
である。 【００１３】本発明の配線基板１は、絶縁基板２の上面
に形成された線路導体３と、線路導体３の両側に所定間
隔をもって形成された同一面接地導体４と、絶縁基板２
の下面に形成された接地導体５とによって、コプレーナ
構造の伝送線路を構成している。そして、同一面接地導
体４および接地導体５は複数の貫通導体６によって電気
的に接続されており、これらの貫通導体６を線路導体３
の両側に線路導体３に平行な方向（高周波信号の伝送方
向）に並ぶように配列することで線路導体３の電界放射
を抑制することができる。 【００１４】即ち、本発明の配線基板１は、上記のコプ
レーナ構造の伝送線路により線路導体３の特性インピー
ダンスの整合がとれ、さらにマイクロ波帯さらにはミリ
波帯という高い周波数帯域で問題になる上記の共振現象
および線路導体３からの電界放射を抑制することができ
る。つまり、同一面接地導体４の線路導体３と反対側の
端のエッヂ効果により線路導体３に対するシールド効果
が得られ、電界放射を抑制することができる。そして、
同一面接地導体４の端のエッヂ効果によるシールド効果
と複数の貫通導体６によるシールド効果とが複合的に作
用することにより、より強固なシールド効果が得られ、
より広帯域にわたって伝送特性がさらに良好な高周波用
の配線基板１となる。 【００１５】なお、線路導体３と同一面接地導体４との
所定間隔は例えば0.05ｍｍ程度である。この所定間隔
は、線路導体３の幅、絶縁基板２の厚み、絶縁基板２の
誘電率等に依存するものであり、例えば線路導体３の幅
が0.1ｍｍ、絶縁基板２の厚みが0.2ｍｍ、絶縁基板２の
比誘電率が9.6の場合で、線路導体３におけるインピー
ダンスを50Ωに整合させる場合、上記所定間隔は0.05ｍ
ｍ程度となる。 【００１６】本発明の配線基板１においては、貫通導体
６と、同一面接地導体４の線路導体３と反対側の端との
間隔Ｌ（図１）が0.1ｍｍ以下である。0.1ｍｍより大き
くなると、高周波信号の共振現象が発生したり配線基板
１が大型化する。その結果、高周波信号の伝送特性が劣
化するとともに、配線基板１を組み込んだ半導体装置や
光半導体装置の小型化が困難となる。 【００１７】本発明の絶縁基板２の材料としては、アル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）セラミックス、窒化アルミニウム（Ａ
ＬＮ）セラミックス、ムライト（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ
2）セラミックス等のセラミックス材料やガラスセラミ
ックス等の無機系材料、四ふっ化エチレン樹脂（ポリテ
トラフルオロエチレン；ＰＴＦＥ），四ふっ化エチレン
−エチレン共重合樹脂（テトラフルオロエチレン−エチ
レン共重合樹脂；ＥＴＦＥ），四ふっ化エチレン−パー
フルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（テトラフルオ
ロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重
合樹脂；ＰＦＡ）等のフッ素樹脂，ガラスエポキシ樹
脂，ポリフェニレンエーテル樹脂，液晶ポリエステル，
ポリイミド等の樹脂系材料などが用いられる。また、絶
縁基板２の形状、寸法（厚み、幅、長さ）は、使用され
る高周波信号の周波数や特性インピーダンスなどに応じ
て設定される。 【００１８】本発明の線路導体３と同一面接地導体４と
接地導体５は、高周波信号伝送用として適した金属から
成り、例えばＣｕ、Ｍｏ−Ｍｎ、ＷまたはＭｏ−Ｍｎの
メタライズ層上にＮｉめっき層およびＡｕめっき層を被
着させたもの、Ｗメタライズ層上にＮｉめっき層および
Ａｕめっき層を被着させたものからなり、厚膜印刷法お
よびめっき処理法などにより形成される。また、Ｃｒ−
Ｃｕ合金層、Ｃｒ−Ｃｕ合金層上にＮｉめっき層および
Ａｕめっき層を被着させたもの、Ｔａ2Ｎ層上にＮｉ−
Ｃｒ合金層およびＡｕめっき層を被着させたもの、Ｔｉ
層上にＰｔ層およびＡｕめっき層を被着させたもの、ま
たはＴｉ層上にＰｄ層およびＡｕめっき層を被着させた
ものから成り、蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、
めっき法等の薄膜形成法やメッキ処理法により形成さ
れ、またフォトリソグラフィ法、エッチング法、リフト
オフ法等によって所定パターンに加工される。その厚み
や幅も伝送される高周波信号の周波数や特性インピーダ
ンスなどに応じて設定される。 【００１９】また、線路導体３と同一面接地導体４およ
び接地導体５との上下方向（厚さ方向）での間隔は、伝
送される高周波信号の周波数や特性インピーダンスなど
に応じて設定される。また、貫通導体６は同一面接地導
体４および接地導体５を電気的に接続するように形成さ
れ、貫通導体６となる貫通孔の内面に導体層を形成した
り、貫通孔にＷ、Ｍｏ等からなる金属ペーストを充填し
たり、あるいは貫通孔に金属板、金属棒または金属パイ
プ等を埋設することにより設けられる。 【００２０】貫通導体６の断面形状は略円形であり、そ
の直径は0.05ｍｍ以上が良い。0.05ｍｍ未満だと、貫通
導体６の形成が困難になる。その結果、同一面接地導体
４と接地導体５とが電気的に接続されにくくなる。 【００２１】また、貫通導体６の線路導体３に平行な方
向における間隔Ｘ（図１）は高周波信号の波長の１／４
以下であり、線路導体３に直交する方向における線路導
体３を間に挟む間隔Ｙは波長の１／２以下である。間隔
Ｘが高周波信号の波長の１／４を超えるか、間隔Ｙが高
周波信号の波長の１／２を超えると、共振現象が発生す
ることとなる。なお、高周波信号の波長λは、λ＝Ｃ／
{ｆ・（εr）1/2}（Ｃ：光速、ｆ：周波数、εr：絶縁
基板２の比誘電率）から求められる。 【００２２】また、本発明においては、高周波信号の周
波数は10Ｇｂｐｓ以上であり、この周波数において高周
波信号の共振現象が発生し易くなるが、本発明の上記構
成を採用することによって、共振現象を大幅に抑制する
ことができる。また、高周波信号の周波数は125ｂｐｓ
（200ＧＨz）以下が好ましく、125ｂｐｓを超えると、
上式λ＝Ｃ／{ｆ・（εr）1/2}より得られる貫通導体６
の間隔Ｘおよび間隔Ｙが狭くなり、配線基板１の加工作
製が困難となる。 【００２３】 【実施例】本発明の配線基板の実施例を以下に説明す
る。 【００２４】図１のような本発明の配線基板１を以下の
ように構成した。絶縁基板２として、比誘電率が9.6の
アルミナセラミックスからなり、縦10ｍｍ×横５ｍｍ×
厚み0.2ｍｍのものを用意し、絶縁基板２の上面に、真
空蒸着法により、厚さ0.1μｍのＴｉより成る密着金属
層、厚さ0.2μｍのＰｄより成る拡散防止層、厚さ2.0μ
ｍのＡｕより成る主導体層を順次積層して成り、長さ５
ｍｍ、幅0.1ｍｍの線路導体３と、線路導体３の両側に
0.05ｍｍの間隔をもって、真空蒸着法により、厚さ0.1
μｍのＴｉより成る密着金属層、厚さ0.2μｍのＰｄよ
り成る拡散防止層、厚さ2.0μｍのＡｕより成る主導体
層を順次積層して成り、長さ５ｍｍ、幅0.4ｍｍの同一
面接地導体４を形成した。また、絶縁基板２の下面の全
面に、真空蒸着法により、厚さ0.1μｍのＴｉより成る
密着金属層、厚さ0.2μｍのＰｄより成る拡散防止層、
厚さ2.0μｍＡｕのより成る主導体層を順次積層して成
る接地導体５を形成した。 【００２５】また、同一面接地導体４の形成部内に、片
側１列で３個の貫通導体６を線路導体３の両側に形成し
た。このとき、貫通導体６は、直径0.2ｍｍの貫通孔の
内面に、真空蒸着法により、厚さ0.1μｍのＴｉより成
る密着金属層、厚さ0.2μｍのＰｄより成る拡散防止
層、厚さ2.0μｍのＡｕより成る主導体層を順次積層し
て成る導体層を被着して成り、線路導体３に平行な方向
における間隔Ｘは0.2ｍｍ（60ＧＨｚ＝37.5ｂｐｓの高
周波信号の波長の１／４以下）、線路導体３に直交する
方向における間隔Ｙは0.4ｍｍ（60ＧＨｚの高周波信号
の波長の１／２以下）とした。 【００２６】この配線基板１について高周波信号の電界
分布および周波数特性（線路導体３における反射損失お
よび透過損失）のシミュレーションを行ない、その結果
を図２〜図７に示す。図２，図３は実施例を示し、図２
は貫通導体６と同一面接地導体４の線路導体３と反対側
の端との間隔Ｌが0.1ｍｍであるときの線路導体３周囲
の電界分布、図３はＬが0.1ｍｍであるときの周波数特
性であり、図４〜図７は比較例を示し、図４はＬが0.2
ｍｍのときの電界分布、図５はＬが0.2ｍｍであるとき
の周波数特性、図６はＬが4.6ｍｍのときの電界分布、
図７はＬが4.6ｍｍであるときの周波数特性である。 【００２７】図２より、貫通導体６の端と同一面接地導
体４の線路導体３と反対側の端とが電磁的に強く結びつ
き、電界放射を抑制していることが確認できた。この結
果、図３のように良好な周波数特性を得ることができ
た。 【００２８】図４より、貫通導体６および同一面接地導
体４の線路導体３と反対側の端によるシールド効果が不
十分であることが判った。また、間隔Ｌの部位で、新た
な電界（図４のＣ部）が発生していることが確認でき
た。この結果、図５のように、31ＧＨｚ付近で共振現象
が発生した。 【００２９】図６より、電界分布、周波数特性ともに図
２，図３の場合と同等の結果が得られたが、同一面接地
導体４の線路導体３と反対側の端でのエッヂ効果による
シールド効果が効いていないため、図３の場合よりも全
体的に周波数特性（反射損失）が劣っている。またこの
場合、配線基板１が図２の場合よりも面積で８倍程度に
大型化する必要がある。 【００３０】なお、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種
々の変更を施すことは何等差し支えない。 【００３１】 【発明の効果】本発明の配線基板は、絶縁基板の上面に
形成され、10ギガビット／秒以上の高周波信号が伝送さ
れる線路導体と、線路導体の両側に所定間隔をもって形
成された線路状の同一面接地導体と、絶縁基板の下面の
略全面に形成された接地導体と、同一面接地導体および
接地導体を電気的に接続する複数の貫通導体とを具備
し、複数の貫通導体は、線路導体に平行な方向における
間隔が高周波信号の波長の１／４以下であり、線路導体
に直交する方向における線路導体を間に挟む間隔が波長
の１／２以下であり、同一面接地導体の線路導体と反対
側の端との間隔が0.1ｍｍ以下であることにより、複数
の貫通導体と同一面接地導体の線路導体と反対側の端と
の間における高周波信号の共振現象を大幅に抑制するこ
とができる。また、同一面接地導体の線路導体と反対側
の端のエッヂ効果により、線路導体に対するシールド効
果が得られ、電界放射を抑制することができる。その結
果、同一面接地導体の端のエッヂ効果によるシールド効
果と、複数の貫通導体によるシールド効果が複合的に作
用することにより、強固なシールド効果が得られ、広帯
域にわたって伝送特性に優れた高周波用の小型の配線基
板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配線基板について実施の形態の一例を
示し、（ａ）は配線基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ
−Ａ'線における断面図である。 【図２】本発明の配線基板のシミュレーションによる電
界分布を示す平面図である。 【図３】本発明の配線基板のシミュレーションによる周
波数特性を示すグラフである。 【図４】比較例の配線基板のシミュレーションによる電
界分布を示す平面図である。 【図５】比較例の配線基板のシミュレーションによる周
波数特性を示すグラフである。 【図６】比較例の配線基板のシミュレーションによる電
界分布を示す平面図である。 【図７】比較例の配線基板のシミュレーションによる周
波数特性を示すグラフである。 【図８】従来の配線基板を示し、（ａ）は配線基板の平
面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線における断面図であ
る。 【符号の説明】 １：配線基板 ２：絶縁基板 ３：線路導体 ４：同一面接地導体 ５：接地導体 ６：貫通導体
示し、（ａ）は配線基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ
−Ａ'線における断面図である。 【図２】本発明の配線基板のシミュレーションによる電
界分布を示す平面図である。 【図３】本発明の配線基板のシミュレーションによる周
波数特性を示すグラフである。 【図４】比較例の配線基板のシミュレーションによる電
界分布を示す平面図である。 【図５】比較例の配線基板のシミュレーションによる周
波数特性を示すグラフである。 【図６】比較例の配線基板のシミュレーションによる電
界分布を示す平面図である。 【図７】比較例の配線基板のシミュレーションによる周
波数特性を示すグラフである。 【図８】従来の配線基板を示し、（ａ）は配線基板の平
面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ'線における断面図であ
る。 【符号の説明】 １：配線基板 ２：絶縁基板 ３：線路導体 ４：同一面接地導体 ５：接地導体 ６：貫通導体
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 絶縁基板の上面に形成され、10ギガビッ
ト／秒以上の高周波信号が伝送される線路導体と、該線
路導体の両側に所定間隔をもって形成された線路状の同
一面接地導体と、前記絶縁基板の下面の略全面に形成さ
れた接地導体と、前記同一面接地導体および前記接地導
体を電気的に接続する複数の貫通導体とを具備してお
り、前記複数の貫通導体は、前記線路導体に平行な方向
における間隔が前記高周波信号の波長の１／４以下であ
り、前記線路導体に直交する方向における前記線路導体
を間に挟む間隔が前記波長の１／２以下であり、前記同
一面接地導体の前記線路導体と反対側の端との間隔が0.
1ｍｍ以下であることを特徴とする配線基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002147928A JP2003338667A (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 配線基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002147928A JP2003338667A (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 配線基板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003338667A true JP2003338667A (ja) | 2003-11-28 |
Family
ID=29706166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002147928A Pending JP2003338667A (ja) | 2002-05-22 | 2002-05-22 | 配線基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003338667A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012174781A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | 高周波信号接続構造 |
-
2002
- 2002-05-22 JP JP2002147928A patent/JP2003338667A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012174781A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Mitsubishi Electric Corp | 高周波信号接続構造 |
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|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070817 |